Geologi
Stenen består af granitisk gnejs, idet den har granittens mineraler: feldspat og kvarts. Den er grovkornet, hvor den røde kalifeldspat er trukket aflang, og derimellem ses sorte bånd rige på biotit. De aflange feldspatkorn bliver op til 5 cm og kan minde om øjne, hvorfor Troldstenen også kan kaldes en øjegnejs.
Gnejs opstår dybt i jordskorpen, når bjergkæder foldes op. Tryk og temperatur bliver meget højt i dybet. Troldstenen kan meget vel have været en grovkornet granit, før den blev omdannet til den gnejs, vi ser i dag. Feldspatkornene bliver most flade under indvirkning af tryk, og de sorte mineraler orienterer sig vinkelret på trykretningen, hvorved det stribede udseende – foliationen – fremkommer. Enkelte steder ses vinrøde granater, som kun opstår under højt tryk.
Processen, hvor granit bliver til gnejs, kaldes metamorfose, som er det græske ord for forvandling eller omdannelse. Troldstenen hører derfor til de metamorfe bjergarter. En lignende granitisk gnejs ses i Bredkildestenen ved Mariager Fjord.



